Dekodery akcesoriów DCC (2)

Dekodery akcesoriów DCC (2) Dekodery akcesoriów Projekty DCC Dodatkowe materiały na CD i FTP W poprzednim numerze EP opisaliśmy dekodery akcesoriów do makiety kolejowej: uniwersalny dekoder mocy oraz kontroler siłowników zwrotnic. Kontynuujemy opisy projektów podobnych urządzeń. Niżej opisano dekodery semaforów, zwrotnic oraz oświetlenia rogatki. Rekomendacje: modelarze kolejowi i konstruktorzy inteligentnie kojarzący opisywane rozwiązania z innymi aplikacjami. Prezentowane dekodery akcesoriów oparto na projektach dostępnych w Internecie na stronach www.merg.org.uk oraz www.tinget.org. Oryginalne projekty nie do końca spełniały moje oczekiwania, więc zostały znacznie zmodyfikowane. Opis rozpoczniemy od dekodera uniwersalnego. Kontroler dwóch semaforów 3-komorowych AVT 5247 AVT-5247...5249 w ofercie AVT: AVT-5247A, AVT-5248A, AVT5249A płytka drukowana Podstawowe informacje kontrolera dwóch semaforów 3-komorowych: wyświetlanie sygnałów S1, S2, S5, płynne wygaszanie i rozjaśnianie sygnałów, włączanie asymetrycznego sygnału na tory przy sygnale S1 (funkcja ABC), generowanie sygnału tor zajęty dla dekoderów informacji zwrotnej (np. S-88), możliwość zapamiętania stanu sygnalizatora, automatyczne włączanie sygnału S1 po minięciu przez lokomotywę sygnalizatora, adresy: 0..511 (2048 wyjść), napięcie wejściowe: 12...25 V, napięcie wyjściowe: 11...24 V, liczba wyjść: 6, maksymalny prąd pojedynczego wyjścia: 0,5 A, maksymalny sumaryczny prąd wszystkich wyjść: 0,8 A, maksymalny prąd wyprowadzenia zasilania: 0,8 A, wymiary płytki: 97 82 mm (do obudowy KM-35) Podstawowe informacje kontrolera czterech semaforów 2-komorowych: wyświetlanie sygnałów S1, S2, płynne wygaszanie i rozjaśnianie sygnałów, włączanie asymetrycznego sygnału na tory przy sygnale S1 (funkcja ABC), generowanie sygnału tor zajęty dla dekoderów informacji zwrotnej (np. S-88), możliwość zapamiętania stanu sygnalizatora, adresy: 0...511 (2048 wyjść), napięcie wejściowe: 12...25 V, napięcie wyjściowe: 11...24 V, liczba wyjść: 8, maksymalny prąd pojedynczego wyjścia: 0,5 A, sumaryczny prąd wszystkich wyjść: 0,8 A, maksymalny prąd wyprowadzenia zasilania: 0,8 A, wymiary płytki: 97 82 (do obudowy KM-35) Do sterowania semaforami wystarczyłby jeden z poprzednio opisanych dekoderów. Niestety, wtedy nie działałoby płynnie rozświetlanie i wygaszanie sygnalizatora, funkcja ABC oraz automatyczne generowanie sygnału S1 po minięciu semafora przez lokomotywę. Z wyżej wymienionych powodów konieczne okazało się opracowanie specjalizowanego dekodera. Konstrukcja jest przygotowana sprzętowo do funkcji generowania sygnałów S3, S4 oraz bezpośredniej współpracy z programem GbbKolejka. Schemat ideowy dekodera umieszczono na rysunku 5. Obwód zasilania (5 V) oraz odbioru informacji DCC jest taki sam, jak w opisywanym w EP6/2010 dekoderze uniwersalnym. Współcześnie semafory do makiet buduje się z diod LED, a nie z żarówek, zdecydowano się więc na pominięcie stabilizatora napięcia. Jeśli będzie konieczne ograniczenie napięcia zasilającego, semafory można zasilić przez rezystory szeregowe, Podstawowe informacje kontrolera semafora 5-komorowego i tarczy ostrzegawczej: wyświetlanie sygnałów S1, S2, S5, S9, S10, S13, płynne wygaszanie i rozjaśnianie sygnałów, włączanie asymetrycznego sygnału na tory przy sygnale S1 (funkcja ABC), generowanie sygnału tor zajęty dla dekoderów informacji zwrotnej (np. S-88), możliwość zapamiętania stanu sygnalizatora, adresy: 0...511 (2048 wyjść), napięcie wejściowe: 12...25 V, napięcie wyjściowe: 11...24 V, liczba wyjść: 8, maksymalny prąd pojedynczego wyjścia: 0,5 A, sumaryczny prąd wszystkich wyjść: 0,8 A, maksymalny prąd wyprowadzenia zasilania: 0,8 A, wymiary płytki: 65 52 mm (do obudowy Z-70U) Dodatkowe materiały na CD i FTP: ftp://ep.com.pl, user: 11825, pass: 81036471 wzory płytek PCB karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych na Wykazie elementów kolorem czerwonym 47

Projekty Rysunek 5. Schemat ideowy kontrolera dwóch semaforów 3-komorowych Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych na wykazie elementów kolorem czerwonym Wykaz elementów Rezystory: R1, R6: 22 V (1206) R2, R4, R7...R9: 1 kv (1206) R3: 100 V (1206) R5: 330 V (1206) R10, R12: 470 V (1206) R11, R13: 100 kv (1206) Kondensatory: C10, C11: 1 mf (1206) C3, C4: 10 mf/16 V (1210) C1, C2, C7...C9: 10 mf/25 V C5, C6: 22 pf (1206) Półprzewodniki: D1, D3, D9: S380 (mostek prostowniczy) D2, D10: BAS85 D4...D7, D13...D16: SM4007 D8: dioda LED SMD zielona D11: dioda LED SMD czerwona T2: BC817 U1: 78L05 U2, U6: LTV357T U3: TLP521 U4: 6N137 U5: PIC16F84 U7: ULN2803 Inne: F1: bezpiecznik Q1: kwarc 8 MHz JP3: zworka J1, J3: ARK2 J2, J5, J4, J6: złącza PK1, PK2: przekaźnik PK_G6H-2-100 z dekodera mocy lub z dekodera zwrotnic. W dekoderze semafora zaimplementowano inny program sterujący (patrz tabela 1) oraz zastosowano inny bufor wyjściowy (układ ULN2803). Ponadto, dodano obwód generowania asymetrycznego sygnału (diody D4... D7 dla toru 1 i D13...D16 dla toru 2). Sygnał asymetryczny jest załączany przekaźnikami PK1 dla toru 1 i PK2 dla toru 2. Obwód D3, R1, U2 wykrywa obecność lokomotywy na torze. Sygnał ten za pośrednictwem diody jest podawany na złącze (np. do dekodera informacji zwrotnej) oraz do procesora. Dzięki temu program wie, kiedy lokomotywa opuściła tor i może zmienić sygnał na S1. Obwód R11, C10 eliminuje krótkie zaniki sygnału w przypadku przerw w obiorze prądu przez lokomotywę, spowodowanych np. słabym stykiem pomiędzy szyną a kołami. Wykorzystując sygnał zajętości toru przez układy zewnętrzne należy mieć na uwadze ich rezystancję podciągającą wejście do zasilania. Zbyt mała rezystancja na wejściu znacznie zmniejszy stałą czasową ustalaną przez elementy R11 C10, co może spowodować problemy z poprawnym generowaniem sygnału S1 podczas odjazdu lokomotywy. Niezgodność napięć zasilających dekoder semafora i dekoder informacji zwrotnej nie powoduje żadnych problemów, jeśli ten pierwszy jest zasilany napięciem niższym niż 5 V, a to za sprawą diody D2. Montaż Schemat montażowy dekodera umieszczono na rysunku 6. Montaż nie powinien nastręczać większych trudności. Dekoder mieści się w obudowie typu KM-35. Pod procesor należy zastosować podstawkę, co umożliwi łatwą wymianę oprogramowania. Podstawka zalecana jest także bufor U7. Bufor ten nie ma zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnego prądu, dlatego jest narażony na uszkodzenia. Podstawka zapewni łatwą wymianę uszkodzonego układu. Uruchomienie Początkowa faza uruchamiania jest taka sama, jak dekodera uniwersalnego. Przed umieszczeniem zaprogramowanego procesora w podstawce zwieramy wyprowadzenie 14 z 2 podstawki pod U5. Przekaźnik PK1 powinien się załączyć. PK2 sprawdzamy zwierając wyprowadzenie 14 z 9. Warto sprawdzić czy po zadziałaniu przekaźnika sygnał na torze jest asymetryczny. Można to sprawdzić oscyloskopem lub z użyciem lokomotywy z włączoną funkcją ABC. Wymuszając przepływ prądu (minimalnie 1 ma) przez D13 (lokomotywą lub rezystorem 1...10 kv) 48

Dekodery akcesoriów DCC Tabela 2. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 nr zwrotnicy nr semafora sygnał 5-1 S1 (czerwone) 5+ 1 S2 (zielone) 6-1 S5 (pomarańczowe) 6+ 1 S10 (zielony + pomarańczowy) 7-2 S1 (czerwone) 7+ 2 S2 (zielone) 8-2 S5 (pomarańczowe) 8+ 2 S10 (zielony + pomarańczowy) Rysunek 6. Schemat montażowy kontrolera dwóch semaforów 3-komorowych Tabela 1. Różne wersje programów dla dekodera dwóch semaforów 3-komorowych Nazwa programu Typ procesora Funkcje semafor 4semaf-P-F84.HEX PIC16F84A Obsługa JP3. semafor 4semaf-P-F628.HEX PIC16F628A Jak wyżej, ale dla innego procesora. semafor 4semaf-P-F84-B.HEX PIC16F84A Jak wyżej, ale obsługuje automatyczne włączenie sygnału S1 po odjeździe lokomotywy dla trybu dwa semafory 3-komorowe. semafor 4semaf-P-F628-B.HEX PIC16F628A Jak wyżej, ale dla procesora PIC16F628 dc4semaf_f84_pulsador.hex PIC16F84A Obsługuje zworkę JP3. Program ze strony www.tinget. org dc4semaf_f628_pulsador.hex PIC16F628A Jak wyżej, ale dla procesora PIC16F628 dc4semaf_f84.hex PIC16F84A Nie obsługuje zworki JP3. dc4semaf_f628.hex PIC16F628A Jak wyżej, ale dla procesora PIC16F628 sprawdzamy czy na wyprowadzeniu 3 podstawki U5 pojawił się poziom niski. Podobnie sprawdzamy drugi obwód wykrywania lokomotywy. Przekaźnik przez większość czasu jest załączony (przekaźnik jest załączany przez cały czas wyświetlania sygnału S1), a rezystor R12 ogranicza jego prąd do ok. 70% wartości maksymalnej. C1 zapewnia przez chwile po włączeniu przekaźnika maksymalny prąd, co gwarantuje jego pewne załączenie. C8 likwiduje krótkie impulsy pojawiające się podczas pracy programu. Obwód C7, C9, R10 realizuje taką samą funkcję dla semafora numer 2. Uwaga! Zależnie od typu procesora i funkcji które chcemy uzyskać można użyć różnych programów (patrz tabela 1). Obsługa Programowanie adresu dekodera wykonuje się tak samo, jak dekodera uniwersalnego. CV515...518 określają intensywność świecenia sygnalizatora, odpowiednio dla par wyjść F1a- /b..f4a/b. Dopuszczalne wartości mieszczą się w przedziale 0...15 (typowo 15). CV545 ustala czas rozświetlania/wygaszania sygnałów na semaforze (wartości 0...255, typowo 40). Bit 0 w rejestrze CV546 wybiera typ semafora (0 4 semafory 2-komorowe, 1 dwa semafory 3-komorowe). Dla opisanego sterownika bit ten trzeba ustawić (wartość logiczna 1). Od bitu 3 tego rejestru zależy czy stan semafora ma być zapamiętywany w EEPROM, czy nie. Ustawienie bitu włącza zapamiętywanie stanu. Dzięki temu po zerowaniu (np. po wyłączeniu zasilania przez booster po wykryciu zwarcia) semafor ma stan sprzed wyłączenia. Jeśli zapamiętywanie nie będzie włączone, semafor pokaże sygnał S1. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 umieszczono w tabeli 2. Kontroler czterech semaforów 2-komorowych AVT 5248 Kontroler jest przygotowany sprzętowo do funkcji automatycznego włączania sygnału S1 po minięciu przez lokomotywę sygnalizatora (dla sygnalizatorów 1 i 2) oraz do bezpośredniej współpracy z programem GbbKolejka. Schemat ideowy sterownika umieszczono na rysunku 7. Budowa układu jest bardzo podobna do sterownika semaforów 3-komorowych. Różny jest tylko sposób sterowania przekaźnikami (z wyjść sygnału czerwonego, a nie dedykowanego wyjścia) oraz liczba detektorów zajętości torów (cztery, a nie dwa). Ze względu na zbyt małą liczbę nóżek procesora, semafory 3 i 4 nie będą miały funkcji automatycznego włączania sygnału S1 po odjeździe lokomotywy. Wskazane jest zatem zastosowanie wyjść do obsługi sygnałów manewrowych lub torów dla ruchu towarowego. W aktualnej wersji oprogramowania funkcja automatycznego generowania sygnału S1 nie jest obsługiwana, dlatego zapraszam na stronę www.kolejki.eu (menu Elektronika ) w celu aktualizacji oprogramowania. Montaż Schemat montażowy umieszczono na rysunku 8. Montaż dekodera i typ obudowy jest taki sam, jak dekodera semaforów 3-komorowych (KM-35). Pod procesor należy 49

Projekty zastosować podstawkę, co umożliwi łatwą wymianę oprogramowania. Podstawka jest także zalecana pod ULN2803. Bufor ten nie ma zabezpieczenia przed przekroczeniem dopuszczalnego prądu, dlatego jest narażony na uszkodzenia. Podstawka zapewni łatwą wymianę uszkodzonego układu. Jeśli dekoder będzie stosowany do obsługi semaforów i tarcz ostrzegawczych, to nie trzeba montować przekaźników do obwodów obsługujących tarczę (przed tarczą lokomotywa nie zatrzymuje się). Warto jednak podłączyć Rysunek 7. Schemat ideowy kontrolera czterech semaforów 2-komorowych 50

Dekodery akcesoriów DCC Wykaz elementów Rezystory: R1, R6, R11, R14: 22 V (1206) R2, R4, R7...R9: 1 kv (1206) R3: 100 V (1206) R5: 330 V (1206) R10, R12: 10 kv (1206) R13: 100 kv (1206) Kondensatory: C10, C11: 1 mf (1206) C3, C4: 10 mf/16 V (1210) C1, C2, C7...C9: 10 mf/25 V C5, C6: 22 pf (1206) Półprzewodniki: D1, D3, D9, D12, D27, D28: S380 (mostek prostowniczy) D2, D10, D21, D26, D29, D30: BAS85 D4...D7, D13...D25: SM4007 D8: dioda LED SMD zielona D11: dioda LED SMD czerwona T2: BC817 U1: 78L05 (SO8) U2, U6, U8, U9: LTV357T U3: TLP521 U4: 6N137 U5: PIC16F84 U7: ULN2803 Inne: F1: bezpiecznik Q1: kwarc 8 MHz JP3: zworka J1, J3: ARK2 J2, J4...J10: złącza PK1...PK4: przekaźnik PK_G6H-2-100 Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych na wykazie elementów kolorem czerwonym Rysunek 8. Schemat montażowy kontrolera czterech semaforów 2-komorowych obwód wykrywania zajętości toru. Trzeba jednak pamiętać, aby zewrzeć odpowiednie styki przekaźnika, tak aby na tory był podawany sygnał symetryczny. W takiej sytuacji nie są też potrzebne diody odpowiedzialne na generowanie tegoż sygnału. Zalecam jednak zostawić diody, bo sygnał zajętości toru może być przydatny do określenia położenia pociągu na makiecie przez dekoder informacji zwrotnej. Uruchomienie Początkowa faza uruchamiana jest taka sama, jak dekodera uniwersalnego. Przed umieszczeniem zaprogramowanego procesora w podstawce zwieramy wyprowadzenie 14 z 2 podstawki pod U5. Przekaźnik Tabela 3. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 nr zwrotnicy nr semafora sygnał 5-1 S1 (czerwone) 5+ 1 S2 (zielone) 6-2 S1 (czerwone) 6+ 2 S2 (zielone) 7-3 S1 (czerwone) 7+ 3 S2 (zielone) 8-4 S1 (czerwone) 8+ 4 S2 (zielone) PK1 powinien się załączyć. PK2 sprawdzamy zwierając wyprowadzenie 14 z 9. Warto sprawdzić czy po zadziałaniu przekaźnika sygnał na torze jest asymetryczny. Można to sprawdzić oscyloskopem lub używającclokomotywy z włączona funkcja ABC. Wymuszając przepływ prądu (minimalnie 1 ma) przez D13 (lokomotywą lub rezystorem 1...10 kv) sprawdzamy, czy na wyprowadzeniu 3 podstawki U5 pojawił się poziom niski. Podobnie sprawdzamy drugi obwód wykrywania lokomotywy. Przekaźnik przez większość czasu jest załączony (przekaźnik jest załączany przez cały czas wyświetlania sygnału S1), a rezystor R12 ogranicza jego prąd do ok. 70% wartości maksymalnej. C8 likwiduje krótkie impulsy pojawiające się podczas pracy programu. Obwód C7, C9, R10 realizuje taką samą funkcję dla semafora numer 2. Uwaga! Zależnie od typu procesora i funkcji które chcemy uzyskać można użyć różnych programów (patrz tabela 1). Obsługa Programowanie adresu dekodera jest takie samo, jak dekodera semaforów trójkomorowych. Do rejestru CV546 należy wpisać liczbę 8 lub 0, zależnie od tego czy chcemy zapamiętywać stan semafora w EEPROM, czy nie. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 umieszczono w tabeli 3. forum.ep.com.pl 51

Projekty Kontroler semafora 5-komorowego i tarczy ostrzegawczej AVT 5249 Kontroler jest przeznaczony do włączania sygnału S1 po minięciu przez lokomotywę sygnalizatora, generowania wszystkich sygnałów (poza sygnałów z pasem) oraz bezpośredniej współpracy z programem GbbKolejka. Schemat ideowy kontrolera umieszczono na rysunku 9. Zasilanie oraz odbioru informacji DCC jest taki sam, jak w dekoderze semafora 3-komorowego. Ten sam jest też sposób generowania sygnału asymetrycznego na torach i wykrywania obecności lokomotywy. Zasadnicza różnica polega na sposobie działania programu. Aktualnie oprogramowanie nie realizuje funkcji automatycznego generowania sygnału S1, dlatego zapraszam na www. kolejki.eu w celu aktualizacji oprogramowania. Montaż Schemat montażowy kontrolera umieszczono na rysunku 10. Montaż dekodera i typ obudowy są takie same, jak dekodera semaforów trójkomorowych (Z-70U). Pod procesor należy zastosować podstawkę. Podstaw- Rysunek 9. Schemat ideowy kontrolera semafora 5-komorowego i tarczy ostrzegawczej 52

Dekodery akcesoriów DCC forum.ep.com.pl Tabela 4. Wykaz programów przeznaczonych dla kontrolera semafora i tarczy Nazwa programu Typ procesora Funkcje semafor 1sem5k-P-F84.HEX PIC16F84A Obsługuje zworkę JP3 semafor 1sem5k-P-F628.HEX PIC16F628A Obsługuje zworkę JP3 Tabela 5. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 i programu semafor 1sem5k-x-xxx.HEX nr zwrotnicy sygnał 5- S1 (czerwone) 5+ S2 (zielone) 6- S5 (pomarańczowe) 6+ S10 (zielony + pomarańczowy) 7- -- (wygaszony) 7+ S13 (pomarańczowy + pomarańczowy) 8- Sz (czerwone + białe) 8+ Ms2 (białe) ka jest też zalecana pod ULN2803, gdyż zapewni łatwą wymianę uszkodzonego układu. Uruchomienie Sposób uruchamiania jest taki sam jak dekodera semaforów 3-komorowych. Uwaga! Zależnie od typu procesora i funkcji które chcemy uzyskać należy użyć różnych programów. Wymieniono je w tabeli 4. Obsługa Programowanie adresu dekodera jest takie samo, jak dekodera semaforów 3-komorowych. Do rejestru CV546 należy wpisać wartość 8 lub 0, zależnie od tego czy chcemy zapamiętywać stan semafora w EEPROM, czy nie. Ustawienie sygnału na semaforze Rysunek 10. Schemat montażowy kontrolera semafora 5-komorowego i tarczy ostrzegawczej powoduje automatyczne wygenerowanie odpowiedniego sygnału na tarczy ostrzegawczej. Przyporządkowanie sygnałów do rozkazów sterujących zwrotnicami dla adresu równego 1 i programu semafor 1sem5k-xxxx.HEX umieszczono w tabeli 5. Na koniec zachęcam do pisania e-maili oraz wypełnienia ankiety w EP, dzięki czemu Wykaz elementów Rezystory: R1: 22 V (1206) R2, R4, R7...R9: 1 kv (1206) R3: 100 V (1206) R5: 330 V (1206) R6: 10 kv 1206 R10: 470 V (1206) Kondensatory: C1, C8: 10 mf/25 V C2: 100 mf/25 V C3: 10 mf/16 V (1210) C4: 10 mf (1210) C5, C6: 22 pf (1206) C7: 1 mf (1206) Półprzewodniki: D1: B600C4000 mostek prostowniczy D3, D9: S380 mostek prostowniczy D4...D7: SM4007 D8: dioda LED SMD zielona D10: BAS85 D11: dioda LED SMD czerwona T2: BC817 U1: 78L05 (SO-8) U2: LTV357T U3: TLP521 (DIP4) U4: 6N137 U5: PIC16F84 U7: ULN2803 (DIP18) Inne: F1: bezpiecznik Q1: 8 MHz JP3: zworka J1: ARK2 J3, J4, J5: złącze PK1: przekaźnik PK_G6H-2-100-12 dział poświęcony elektronice w modelarstwie (nie tylko kolejowym) może pojawiać się regularnie w EP. Sławomir Skrzyński, EP sławomir.skrzyński@ep.com.pl Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów oznaczonych na wykazie elementów kolorem czerwonym R E K L A M A 53